感应淬火常见问题及解决措施.docx

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感应淬火常见问题及解决措施

感应淬火常见问题及解决措施

中频炉感应淬火件常见淬火缺陷，主要有硬度不够、软块、变形超差与淬火裂纹，还有局部烧熔等。

1、 表面淬火后硬度不够：

表面淬火后硬度不够是罪常见的问题，其原因亦是多方面的。

1） 材料因素

①    火花鉴别法：

这是最简单的方法，检查工件在砂轮上磨出的火花，可大致知道工件的含碳量是否有变化，含碳量越高，火花越多。

②    直读光谱仪鉴别钢材的成分，现代化的直读光谱仪能在极短的时间内，将工件材料的各种元素及其含量进行检验并打印出来，可确定钢材是否符合图样要求。

③    排除工件表面贫碳或脱碳因素，较常见的冷拔钢材，材料表面有一层贫碳或脱碳层，此时表面硬度低，使用砂轮或锉刀去掉0.5mm后，再测定硬度，如果发现该处硬度比外面为高，并达到要求，这表面工件表面有贫碳或脱碳层。

为进一步验证此问题，可用金相显微镜观察，表面贫碳层得组织与次层得显微组织明显不同，表面只有少量托氏体及大量铁素体，而次层则为马氏体，如果将此样品在保护气体下正火后在检验，表层只有少量珠光体，而次层则有该钢号应有的珠光体面积，如45钢，珠光体面积接近50%。

2） 淬火加热温度不够或预冷时间长

淬火加热温度不够或预冷时间太长，致使淬火时温度太低。

以中碳钢为例，前者淬火组织中含有大量未溶铁素体，后者其组织为托氏体或索氏体。

3） 冷却不足

① 特别在扫描淬火时，由于喷液区域太短，工件淬火后，经过喷液区后，心部热量又使表面自回火（阶梯轴大台阶在上位时最易产生），此时表面自回火温度过高，常能从表面颜色及温度感测到。

② 一次加热法时，冷却时间太短，自回火温度过高，或由于喷液孔因水垢减少了喷液孔截面积，导致自回火温度过高（带喷液孔的齿轮淬火感应器，最易产生次弊病）。

③ 淬火液温度过高，流量减少，浓度变化，淬火液中混有油污等。

④喷液孔局部堵塞，其特点是局部硬度不足，软块区常与喷液孔堵塞位置相对应。

感应加热设备之表面热处理表面淬火常见缺陷及对策

信息编辑：

郑州高氏   发布时间：

2012-06-21

用交流电流流向被卷曲成环状的导体（通常为铜管），由此产生磁束，将金属放置其中，磁束就会贯通金属体，在与磁束自缴的方向产生窝电流（旋转电流）这感应电流在窝电流的影响下产生发热用这样的加热方式就是感应加热。

由此，对金属等被加热物体，在非接触的状态下就能加热。

这时窝电流的特性是在线圈接近的物体上集中感应加热在物体的表面上较强里边较弱的特点，用这样的原理来在被加热体的必要的地方集中加热达到瞬间加热效果由此相对生产量，工作量都提高。

硬度不足产生原因：

1.单位表面功率低，加热时间短，加热表面与感应器间隙过大，使感应加热温度降低，淬火组织中有较多的未溶铁素体

2.加热结束至冷却开始的时间间隙太长，喷液时间短，喷液供应量不足或喷液压力低，淬火介量和喷液压力

3．精选碳含量，使45钢中的碳控制在下限，采用冷却速度缓慢的淬火介质

4．用铁屑堵塞

5．及时回火或采用自行回火

 畸变产生原因：

感应淬火时，多数表面为热应力型畸变。

为了控制畸变量，应减少热量向心部传递

对策：

采用透入式加热，提高比功率，缩短加热时间。

轴类工件采用旋转加热，能减少弯曲畸变。

为防止齿轮轴内径收缩，内孔加防冷盖，使之与淬火介质隔绝。

薄壁齿轮淬火时，对内孔喷水加速冷却，可控制内径胀大

硬化区分布不合理产生原因：

淬硬区与非淬硬区位于工件应力集中处，由于该处存在残余拉应力峰，容易发生断裂

对策：

使硬化区离开应力集中的危险断面6~8mm，或对截面过渡的圆角也进行淬火强化或滚压强化

硬化层过厚产生原因：

对于小模数齿轮同时加热淬火后，齿部几乎全部淬透，使用过程中易断齿

对策：

在工艺上选用频率高的设备，提高单位面积上的功率，缩小感应器与工件的间隙，减少加热时间，可减少硬化层厚度

表面灼伤产生原因：

由于感应器与工件短路，使工件表面出现烧伤痕迹和蚀坑

对策：

保证感应器与工件之间合适的距离 

感应加热4大效应：

1、集肤效应：

交变电流通过导体时其截面上电流密度做不均匀分布，最大值在导体的表面层，且以指数函数规律向心部衰减． 

2、邻近效应：

两个载流导体的电流方向相同时，电流从两导体的外侧流过，即导体相邻表面的电流密度最小；反之，如果电流方向相反时，电流从两导体的内侧流过，即导体相邻表面的电流密度最大。

这种现象成为高频电流的邻近效应。

频率越高，两导体靠的越近，邻近效应越显著。

3、环状效应（又叫圆环效应或环流效应）：

高频电流通过圆柱形状、圆环状或螺旋圆柱管状件时，最大的电流密度分布集中在圆柱状（圆环状或螺旋圆柱管状）零件的内侧，即圆环内侧的电流密度最大，这种现象称为圆环效应。

4、尖角效应：

将尖角（棱角）或形状不规则的零件放在圆环形的感应器中，如果零件的高度小于感应器高度，感应加热时，在零件中的尖角部位或棱角部分由于涡流强度大，加热激烈，在极短时间内升高温度，并造成过热，这种现象称为尖角效应.

感应加热淬火常见缺陷及防止方法

感应加热淬火常见缺陷及防止方法

名称：

硬度不足或软点、软带

产生原因：

1． 淬火件用钢含碳量过低

2． 表面氧化、脱碳严重

3． 原始组织晶粒粗大。

球墨铸铁件原始组织中的珠光体量太少

4． 加热温度过低或加热时间太短

5． 冷却水压力太低，冷却水量不足，或冷却不及时

6． 感应圈高度不够，感应器中有氧化皮

7． 汇流条之间距离太大

8． 零件旋转速度和零件（或感应器）移动速度不协调，形成软带

9． 感应器喷水孔的角度不一致

10． 零件在感应器中位置偏心或零件弯曲厉害

11． 淬火介质中有杂质，乳化剂老化

防止方法：

1． 感应加热淬火件碳的质量分数一般大于0.4%，预先化验材料成分

2． 淬火前要清理零件表面的油污、斑迹和氧化皮

3． 控制原始组织晶闰度。

球墨铸铁件感应加热淬火前需正火处理，使珠光体体积分数大于70%

4． 适当提高淬火温度，使钢中铁素体充分溶解，得到单一奥氏体组织或适当延长淬火加热时间

5． 增加水压，加大冷却水流量，加热后及时喷水冷却

6． 适当增加感应器高度，经常清理感应器

7． 调整汇流条之间距离为1~3mm

8． 调整零件的转速和零件（或感应器）移动速度，当零件移动速度ν为1~24mm/min时，零件转速n=60v可以避免淬火软带的形成

9． 如调整不好，需更换感应器

10． 调整零件和感应器的相对位置，使各边间隙相等，零件弯曲厉害淬火前要进行校直

11． 更换介质

名称：

淬火开裂

产生原因：

1． 钢中含碳量、含锰量偏高

2． 钢中夹杂物多、呈网状，成分有偏析，含有害元素多

3． 加热温度过高，温度不均匀，零件上尖角沟槽、圆孔处应力集中

4． 冷却速度过大而且不均匀

5． 淬火介质选择不当

6． 回火不及时，回火不足

7． 材料淬透性偏高

8． 返修件未经退火、正火

9． 零件结构设计不合理，技术要求不当

防止方法：

1． 零件含碳量和含锰量不应超过上限。

试淬时，可调整工艺参数，也可调整淬火介质

2． 高碳钢和高碳合金钢感应加热淬火前需进行球化退火，检查非金属夹杂物含量和分布状况，毛坯须进行反复锻造

3． 调整电参数，降低单位面积电功率，缩短加热时间。

淬火前用石棉绳或金属棒料堵塞沟槽、孔洞；尖角倒圆；轴端留非淬硬区

4． 降低水压，减少喷水量，缩短喷水时间

5． 改用冷却能力低的淬火剂。

用油、聚乙烯醇水溶液或其它乳化剂作为合金钢淬火剂

6． 淬火后及时回火，淬回火之间的停留，对于碳钢或铸铁不超过4h，合金钢不超过0.5h。

回火不足时，适当延长回火时间

7． 材料淬透性高时，可以选用冷却慢的淬火介质

8． 返修件须经过退火、正火后，再感应加热淬火

9． 建议设计部门，修改不合理的结构设计，提出切实可行的工艺要求

名称：

淬火畸变

产生原因：

轴杆类零件：

硬化层不均匀，通常零件弯向淬硬层较浅或无淬硬层一侧

           长条形零件淬硬层不对称

齿轮：

圆柱齿轮内也一般缩小0.01~0.05mm，外径不变或缩小0.01~0.03mm

     对于内外径之比小于1.5的薄壁齿轮，内孔和外径有胀大的趋向，双联齿轮呈喇叭口

     齿形变化是齿厚一般表现为中间凹0.002~0.005mm

     公法线变化一般为0.02~0.05mm（淬油时倾向胀大，淬火时倾向缩小）

     齿轮壁厚不均，各部位公法线变化量将有较大差别

     内也键槽畸变

防止方法：

轴承杆类零件：

工件与感应器同心转动

             加热时淬火，回火后矫直

             淬硬层对称

             淬回火后矫直

齿轮：

在满足淬硬层要求的前提下，采用较大的比功率，缩短加热时间

     端面加盖，防止内孔过早冷却

     齿坯加工后，先进行一次高频正火，然后加工内孔和铣齿，可显显减少内孔收缩至0.005~0.02mm

     设计要合理，工艺路线安排在正确，使齿轮壁厚均匀和形状对称

     选择适当的冷却方法，用较缓和的冷却介质

     齿轮各部分设计得尽量匀称

     留磨削余量或增加预收缩量

     内孔有键槽的齿轮，应先进行齿轮高频淬火，最后插键槽

感应加热淬火常见的缺陷

感应加热淬火常见缺陷的主要原因和防止方法如下:

1）硬度不足和软点

a.工件含碳量低或工件表面严重脱碳都会降低表面淬火硬度.含碳量低于0.3%的钢材不宜进行感应加热淬火.若脱碳现象不太严重,在随后的磨削加工中能将脱碳层磨去,并仍能满足淬硬层硬度很深度的要求,这不营销使用.此外,工件脱碳后也可采用渗碳处理来弥补.

b.加热温度过低,加热层奥氏体化不充分,甚至还有未溶铁素体存在,必然导致硬度不足.加热温度过低主要是电参数选择不合理或电参数加热时间不足导致的,只要重新合理调整电参数或时代那个延长加热时间,便可消除此缺陷.

c.冷却不足而产生硬度偏低和软点是感应即热表面淬火中较常见的情况.尤其是采用喷射冷却时往往会因为喷水压力不够高.喷水时间不够长或喷水孔布置不当,喷射角度不一致计喷射孔堵塞等原因造成此类缺陷.因此,除了感应器及喷水装置的合理设计及制造外,对于操作者而言经常检查喷射是消除此类弊端的有效方法.

d.工件安放时产生偏心会造成加热和冷却的不均匀,产生局部硬度不足,轴类另加连续加热淬火时自传的速度和另见对感应器的移动速度不协调会产生螺旋状的软带.只要慎重操作,合理调整即可避免.

2）淬裂

a.当工件含碳量和行含锰量过高是,淬火开裂倾向严重.这时应该略为降低加热温度.对高碳工具钢,器原始组织必须是球化组织,才有利于避免开裂.

b.过热经常会引起淬裂,尤其是尖叫.键槽,圆孔边缘等处很易产生过热和应力集中,所以最易出现裂纹.为了防止在此部位出现裂纹,最尽量避免对这部位加热淬火,即合理分布淬硬区,对于有带孔,槽的工件需要淬火时,可在该处用铜塞或刚塞将孔填堵后再加热.避免局部过热,从而有效的消除淬裂现象.也可填充浸过水的石棉绳减轻或消除局部过热,这是因为水能吸收过热部位的热量.

c.冷却速度过大也易使工件淬裂,因高频淬火都采用喷射冷却,所以水压太大或冷却时间太长,水温太低等都极易产生开裂.

d.未经退火,正在处理的返修件,第二次淬火液易造成裂纹.

e.高频淬火后,若淬硬区分布不合理,会在淬硬层表面形成残留拉应力,他能引起零件的淬火开裂,杜宇局部淬硬的若各淬硬区之间的距离很近.则在中间过渡区会产生早起疲劳损坏,因此,淬硬区的分布对零件的使用寿命影响很大,为避免这种缺陷,一般都要求两个局部淬硬区之间距离不应小于10mm,对带有台阶的轴类硬件,应该在台阶部位有一定宽度（5-8mm）的未淬区.轴端应保留2-8mm的非淬硬区等.

在感应加热淬火过程中除了应注意防止产生以上这些缺陷外,由于感应加热淬火的电参数经常会受网路电压等外界因素的影响产生较大的波动,为此,需经常抽检产品,并随时根据产品质量调整有关参数,以保证产品质量的合格稳定.